JPH059953A - 掘削作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋回機台又は接地面に対するバケットの揺動
角を設定角度に維持することを目的とする。 【構成】 機台３に対するバケット６の揺動角を検出す
る揺動角検出手段Ｐと、接地面に対する前記機台３の姿
勢を検出する姿勢検出手段Ｑとを備え、姿勢検出手段Ｑ
及び前記揺動角検出手段Ｐの検出出力に基づいて前記バ
ケット６の掘削先端縁の姿勢を設定姿勢に揺動する水平
姿勢制御機構を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機台に対するバケット
の揺動角を検出する揺動角検出手段と、前記揺動角検出
手段の検出出力に基づいて前記バケットを揺動制御する
姿勢制御手段を設けてある掘削作業車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の掘削作業車、例えばバッ
クホウ装置を備えたものでは、機台に対してブーム、ア
ーム、バケットを各別に揺動自在に一連に枢支連結する
とともに、機台に対するブームの揺動角を検出するポテ
ンショメータ、ブームに対するアームの揺動角を検出す
るポテンショメータ、アームに対するバケットの揺動角
を検出するポテンショメータをそれぞれ設けて揺動角検
出手段を構成し、バケットの地面に対する打ち込み角
度、土中での掻き込み姿勢、バケット内へ土を掻き込ん
だ後の引上げ姿勢等を、機台に対する設定姿勢に維持す
べく揺動角検出手段の検出出力に基づき制御する姿勢制
御手段を設けて構成していた。姿勢制御手段は、例え
ば、土中での掻き込み姿勢であれば掻き込み方向に一定
深さを維持したり、掘削深さを一定に維持するように、
また、バケット内へ土を掻き込んだ後の引上げ姿勢であ
れば引上げ時にバケット内の土砂の落下防止のためバケ
ットの開口面を上向きに維持するようにブーム、アー
ム、バケットの揺動角を変更調節するのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術では、姿勢制御手段により制御されるバケットの姿
勢は機台の前後方向に対して直交する横軸心周りの揺動
姿勢に対するものであったので、接地面によっては機台
の前後軸心周りに機台が傾くこともあり、バケットの姿
勢は設定姿勢に維持出来ないという欠点があった。本発
明の目的は上述した従来欠点を解消する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明によるバックホウ装置の特徴構成は、前記バケッ
トの掘削先端縁の水平面に対する姿勢を検出する姿勢検
出手段を設け、その姿勢検出手段の情報に基づいて、姿
勢制御手段により水平面に対するバケットの掘削先端縁
の姿勢を設定姿勢に制御する水平姿勢制御機構を設けて
あることにある。姿勢検出手段が光ファイバージャイロ
であることが好ましい。

【０００５】

【作用】揺動角検出手段により検出された機台に対する
バケットの揺動角と、姿勢検出手段により検出された水
平面に対する前記バケットの掘削先端縁の姿勢から、姿
勢制御手段は、水平姿勢制御機構を用いてバケットの先
端縁が設定姿勢に維持されるように揺動制御する。姿勢
検出手段として光ファイバージャイロを用いた場合に
は、互いに直交する三つの光ファイバージャイロを用い
ることでヨー、ピッチ、ロールという機台の三方向の回
転角速度を演算導出しそれらを積分することにより、旋
回台の旋回角度や接地面に対する傾きといった姿勢を検
出することになる。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、接地面に対してバック
ホウ装置がどのような姿勢にあってもバケットの姿勢、
特にその掘削先端縁を設定姿勢に維持することができる
ので、掘削作業を正確に且つ効率良く行うことが可能に
なった。特に、危険な作業場において、運転者の手動に
よる修正操作ができない無人操作用のバックホウ装置に
おいて有用である。更に姿勢検出手段として光ファイバ
ージャイロを用いた場合には、応答が速く、振動により
検出精度が劣化することもないので正確な姿勢制御を行
うことが可能になった。

【０００７】

【実施例】以下実施例を説明する。図３に示すように、
作業車は、左右のクローラ走行装置１を備えた走行機台
２に旋回機台３を旋回自在に設けて、この旋回機台３に
運転部Ａ及び原動部Ｂを設けると共に、旋回機台３に対
してブーム４、アーム５、バケット６を各別に揺動自在
に一連に枢支連結してなるバックホウ装置を設けて構成
してある。ブーム４は旋回機台３に設けたブラケット８
に対して、アーム５はブーム４の揺動端部に対して、バ
ケット６はアーム５の揺動端部に対してそれぞれ横向き
軸心回りで第１、第２、第３油圧シリンダＣ１，Ｃ２，
Ｃ３の駆動により揺動自在に枢支連結してある。ブラケ
ット８は縦向き軸心回りで揺動自在に旋回機台３に設け
て、このブラケット８を第４油圧シリンダＣ４で揺動さ
せることでバックホウ装置の全体をスイング作動できる
よう構成するとともに、旋回機台３に対するブーム４、
ブーム４に対するアーム５、アーム５に対するバケット
６それぞれの揺動角を検出する第１、第２、第３ポテン
ショメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を各連結部に設けて旋回機
台３に対するバケット６の揺動角を検出する揺動角検出
手段Ｐを構成してある。旋回機台３には走行機台に対す
るヨウ角、接地面に対するロール角やピッチ角を検出す
るために、互いに直交配置される三次元の光ファイバー
ジャイロＦを設けて接地面に対する旋回機台３の姿勢を
検出する姿勢検出手段Ｑを構成してある。運転部Ａに
は、運転座席９及び操作レバー１０を設けてあり、バッ
クホウ装置はこの操作レバー１０により手動制御され
る。又、前記作業車には、掘削作業時においてバケット
６を接地面に対して所定の掻込み姿勢に維持して掘削深
さを一定に制御したり、バケット内へ土を掻き込んだ後
の引上げ時においてバケット内の土砂の落下防止のため
バケットの開口面を地面に対して平行に維持するような
場合にブーム４、アーム５、バケット６の揺動角を変更
調節する姿勢制御手段Ｒを設けてある。左右のクローラ
走行装置１は走行機台２に平行四連リンク機構Ｌを介し
て取り付けて、左右の油圧シリンダＣ５，Ｃ６を駆動す
ることでクローラ走行装置１に対して走行機台２を昇降
自在に構成してあり、もって、接地面の傾斜に応じて走
行機台２の水平姿勢を維持する水平姿勢制御機構を構成
してある。

【０００８】姿勢制御手段Ｒは、図１に示すように、ポ
テンショメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれからのアナロ
グ信号をサンプリング入力するＡ／Ｄ変換器１２、三次
元の光ファイバージャイロＦの出力信号から回転角速度
や回転角を演算導出する信号処理回路１４、操作レバー
１０からの操作情報等を入力する入力部Ｒ１と、油圧シ
リンダＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を各別に制
御するためそれぞれに対応する電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６に制御信号を出力する出力部Ｒ２
と、入力部からの入力情報に基づき出力部に制御信号を
出力するマイクロコンピュータからなる演算部Ｒ３とで
構成してある。姿勢制御手段Ｒは、姿勢検出手段Ｑによ
り検出された走行機台２のロール角から走行機台２を水
平に維持するように電磁弁Ｖ５，Ｖ６に制御信号を出力
して油圧シリンダＣ５，Ｃ６を駆動する。詳述すると、
姿勢検出手段Ｑにより検出された旋回機台３のピッチ
角、ロール角、ヨー角から走行機台２のロール角を変換
導出するのである。但し、水平接地された初期の基準デ
ータから姿勢検出手段Ｑにより検出された変化角を補正
データとして導出した現在の姿勢データを前記演算部Ｒ
３に設けたメモリ（図示せず）に記憶してあり、これに
より走行機台２の水平面に対する姿勢を把握する。更
に、姿勢制御手段Ｒは、操作レバー１０によりバックホ
ウ装置を操作する際に操作レバー１０に設けてある自動
姿勢制御スイッチ１３を操作することで姿勢検出手段Ｑ
により検出された旋回機台３のピッチ角、ロール角、ヨ
ー角、及び、揺動角検出手段Ｐから検出される旋回機台
３に対するバケット６の揺動角に基づいて、操作レバー
１０の操作と並行してバケット６を設定姿勢に維持する
ように電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ６に制御信号
を出力して油圧シリンダＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６
を制御する。例えば、図２に示すように、掘削作業時に
バケット６で土砂を掻込む際には、掻込み深さを水平面
に対して一定に維持するため、操作レバー１０に設けて
ある自動姿勢制御スイッチ１３を操作することで旋回機
台３に対するバケット６の揺動角を一定の設定角に維持
するように前記電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を駆動制御す
る。又、掘削作業時にバケット６で土砂の掻込みを行っ
た後に、操作レバー１０に設けてある自動姿勢制御スイ
ッチ１３を操作することで、バケット６の開孔面を土砂
が落下しない水平姿勢である設定姿勢に維持する場合、
旋回機台３の接地面に対するピッチ角と、バケット６の
旋回機台３に対する揺動角とから、設定角をバケット６
の開孔面を接地面に対して水平に維持するように決定す
る。これらの掘削作業において、前記電磁弁Ｖ５による
油圧シリンダＣ５の伸縮駆動により旋回機台３をその前
後軸心に対して姿勢制御することで、前記バケット６の
掘削先端縁の姿勢が水平姿勢となるように、或いは掘削
地面に対して平行となるような設定姿勢に維持するもの
である。

【０００９】以下に本発明の別実施例を説明する。先の
実施例では、水平姿勢制御機構を平行四連リンク機構Ｌ
及びそのリンク機構Ｌを駆動する油圧シリンダＣ５，Ｃ
６とで構成してあるが、水平姿勢制御機構としては、ブ
ーム４を旋回機台３に対して機台３の前後軸心周りに揺
動自在に構成することによって構成してもよい。先の実
施例では、バックホウ装置を備えた掘削作業車について
説明しているが、掘削作業車としては、フェイスショベ
ル方式で掘削するものであってもよい。先の実施例で
は、旋回機台３の走行機台２に対する旋回角を小型・高
精度且つ振動に強い光ファイバージャイロを用いて検出
しているが、旋回角の検出は光ファイバージャイロに代
えてポテンショメータを用いることもできる。先の実施
例では、有人式のバックホウ装置について説明したが、
バックホウ装置としては、無線受信機と、無線受信機に
より受信された操作指示に基づいて車体の走行を制御し
たりバックホウ装置を操作する制御手段を設けて、無線
誘導される無人式のバックホウ装置に適用することもで
きる。これにより、例えば危険作業地帯での掘削作業を
正確に効率よく行うことができる。尚、特許請求の範囲
の項に図面との対照を便利にする為に符号を記すが、該
記入により本発明は添付図面の構成に限定されるもので
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】姿勢制御手段の回路ブロック構成図

【図２】姿勢制御手段による姿勢制御の説明図

【図３】バックホウ装置の側面図

【符号の説明】

３ 機台 ６ バケット Ｐ 揺動角検出手段 Ｑ 姿勢検出手段 Ｒ 姿勢制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機台（３）に対するバケット（６）の揺
   動角を検出する揺動角検出手段（Ｐ）と、前記揺動角検
   出手段（Ｐ）の検出出力に基づいて前記バケット（６）
   を揺動制御する姿勢制御手段（Ｒ）を設けてある掘削作
   業車であって、 前記バケット（６）の掘削先端縁の水平面に対する姿勢
   を検出する姿勢検出手段（Ｑ）を設け、その姿勢検出手
   段（Ｑ）の情報に基いて、 前記姿勢制御手段（Ｒ）により水平面に対する前記バケ
   ット（６）の掘削先端縁の姿勢を設定姿勢に制御する水
   平姿勢制御機構を設けてある掘削作業車。
2. 【請求項２】 前記姿勢検出手段（Ｑ）が光ファイバー
   ジャイロである請求項１記載の掘削作業車。